增强型驱油冲洗液的研究与浅析

摘要  影响一口井固井质量好坏的因素有很多，包括水泥浆体系、前置液、井身结构不合理、井眼不规则、固井工具及附件等诸多因素；要保证固井质量必须在钻进过程与固井期间需综合考虑井眼状况、钻井液性能、钻井参数、固井工具、水泥浆性能及相容性等综合原因。

关键词  油基冲洗液；水泥浆；二界面；相容性；界面

一 概括

固井作业中主要依靠固井前置液稀释钻井液,冲蚀、清除絮凝或胶凝在套管壁和井壁上的钻井液和滤饼,有效地隔离钻井液和水泥浆, 避免水泥浆因钻井液接触污染而提前稠化和絮凝稠化，有效地提高水泥浆在管壁和井壁表面的胶结质量。如何有效地提高各种高难度复杂井的固井界面胶结质量，特别是固井二界面的胶结质量，是钻井工程需要解决的重大技术难题之一。

二 技术难点

1采用油基钻井液体系，油性成分极易粘附在套管壁及井壁上，滤饼表面也附有一层油膜，从理论上讲会严重降低固井作业中第一、第二界面的胶结强度。如何消除或降低这种影响是固井作业需要研究的重点；

2 套管壁及井壁上粘附的油性物质附着力大，不易清除，会对水泥浆顶替效率有较大影响；

3 油基钻井液与水泥浆直接接触，两者之间很可能会相互污染，发生絮凝变稠现象，影响施工安全；

4 如何研究出一种高效的驱油冲洗液来清洁油性环空；

5 驱油冲洗液对水泥浆稠化时间和水泥石抗压强度的变化规律。

针对以上技术难点，开展了一系列室内实验：油基钻井液与水泥浆相容性试验、驱油冲洗液与水泥浆相容性试验、驱油冲洗液与油基钻井液相容性试验、驱油冲洗液的稠化相容性试验、水泥石抗压强度试验等一系列试验，从中筛选出了一种优质高效的驱油冲洗隔离液，成功应用于埕北平831井、埕北斜397井固井施工中，现场试验表明, 它的使用在保证第一界面胶结质量的同时, 可显著提高第二界面的胶结质量。

三 油基钻井液与水泥浆相容性试验

油基钻井液与水泥浆直接接触，两者之间很可能会相互污染，影响各自性能，为了保证现场固井施工过程的安全顺利，先就油基钻井液与水泥浆的相容性进行试验研究，将常规水泥浆与油基钻井液按不同的比例（体积比）相互混合，先用搅拌机低速搅拌50秒使其混合均匀，再用六速旋转粘度计测量其流变数值并计算出流变参数ｎ、K值，考察在不同的混合比例下流体流变性的变化情况。试验结果见表1。

表1油基钻井液与水泥浆相容性试验

由表1可知，当油基钻井液与水泥浆混合后，水泥浆发生絮凝变稠现象。随着油基钻井液混入比例的增大，絮凝现象越来越严重，稠度系数明显升高。当钻井液混入比例大于20%后，混合流体呈粘稠状不易散开，流变性很差。

试验结果表明油基钻井液与常规水泥浆不能直接接触。为确保水泥浆及钻井液维持良好的流变性，又能有效地冲洗井壁油污和虚泥饼，提高顶替效率。筛选出三种驱油冲洗液S104驱油冲洗液、WG168高效生物驱油冲洗液、增强型驱油冲洗液。在此基础上进行了如下试验。

四 驱油冲洗液与水泥浆、油基钻井液相容性试验

 驱油冲洗液与水泥浆、油基钻井液直接接触后形成的混合液必须保持较好的流变特性，使其具有很好的流动性以及对套管壁较好的冲刷性，以提高顶替效率，保证固井质量。

 为此分别进行了驱油冲洗液与水泥浆、驱油冲洗液与油基钻井液的流变相容性试验，全面考察了两种混合液的流变性能，试验结果见表2和表3。

表2 ：驱油冲洗液与水泥浆相容性试验

表3 ：驱油冲洗液与油基钻井液相容性试验

由表2可知, 三种驱油冲洗液与水泥浆以不同的比例混浆后, 其混合液的粘度下降，流动性变好，稠度系数明显降低, 说明三种驱油冲洗隔离液与现场使用的水泥浆体系均具有良好的相容性和抗污染性，这有利于冲刷井壁，提高钻井液顶替效率，改善水泥环胶结质量。由表3可知,随S104、WG168驱油冲洗液与油基钻井液混浆比例增大, 其混合液粘度有所上升, 稠度系数增大，WG168的效果更差一些；随增强型驱油冲洗液与油基钻井液混浆比例增大, 混合液粘度有所上升, 稠度系数稍有上升，维持了较好的流动性。增强型驱油冲洗液与油基钻井液相容性试验效果要好于S104和WG168驱油冲洗液。

五 驱油冲洗液的稠化相容性试验、水泥石抗压强度试验

水泥浆稠化时间是固井施工的一个重要技术指标，是检测固井施工成败与否的关键因素。为此考察了不同混浆比例下各种驱油冲洗液对水泥浆稠化时间和水泥石抗压强度的影响规律。实验选用常规水泥浆与各种驱油冲洗液以不同比例混合，然后在75 ℃下检测其稠化时间和抗压强度，试验结果见表4。

表4: 驱油冲洗液稠化相容性试验、水泥石抗压强度试验

由表4可知，在相同的实验条件下，混有驱油冲洗液的水泥浆的稠化曲线比正常水泥浆的稠化曲线有延长，在一定程度上延长了稠化时间，但对稠化曲线的发展无不良影响，曲线平稳、规范，无闪凝现象，可以满足现场施工要求。混浆后水泥石抗压强度都明显低于纯水泥石抗压强度,并且随着混浆比例的增大更是大幅度降低。

 综合考虑以上几个方面的试验结果，增强型驱油冲洗液的试验效果最好，WG168驱油冲洗液的试验效果最差，S104驱油冲洗液的试验效果与增强型驱油冲洗液的试验效果相当。考虑到增强型驱油冲洗液可以生物降解，能更好地保护海洋环境，所以优先选用增强型驱油冲洗液。

五、现场应用

优选出的增强型驱油冲洗液应用于埕北平831井、埕北斜397井的固井施工， 在注水泥浆前注入相当数量的增强型驱油冲洗液，调整泵排量等参数以实现紊流顶替，较大数量的驱油冲洗液量保证了较好的冲洗效果，施工过程顺利，泵压正常，固井第一、二界面胶结良。

六、结论：

增强型驱油冲洗隔离液应用到现场固井，它不仅能借助其驱油、冲刷特性而有效地清除附着在套管及井壁上的油基钻井液和虚滤饼, 为水泥胶结提供两个“清洁” 的界面, 而且能有效地消除油基钻井液对水泥浆的污染,使水泥浆具有良好的胶结强度, 为优质的双界面胶结质量提供必要条件。固井现场应用证明, 其驱油、冲洗、顶替性能良好, 固井双界面胶结质量明显改善, 从而大幅度地提高了固井质量。